Сверлильный патрон с конусом Морзе, самозажимной, трёхкулачковый

Классификация

1. Быстросменный сверлильный патрон используется со сменной втулкой для свёрл с коническим хвостовиком;
2. Предохранительный патрон для нарезания резьбы в глухих и сквозных отверстиях имеет более сложное строение. Состоит он из кулачков муфты, ведомых полумуфт, основной кулачковой муфты, пружины и регулировочной гайки. Используется он как держатель для меитчиков.
3. Цанговый сверлильный патрон состоит из хвостовика, соединённого с цилиндрической частью. Между зажимом и хвостовиком внутри патрона находится разрезная втулка.
4. Двухкулачковый сверлильный патрон зажимает сверло благодаря внутренним зацепам в верхней части патрона, фиксируемым пружиной. Чем и объясняется его особенность применения для тонких свёрл и использования при небольших нагрузках на сверло.

Только сверлильные патроны с ключом, имеющие конус Морзе имеют соответствующие требования по ГОСТ 8522-79, встретив указание на гост соответствие по размеру используемых при данном размере конуса Морзе можно определить по таблице. Быстрозажимной не имеет конуса, но в отличие от своего собрата с ключом имеет внутреннюю резьбу, диапазон которой обязательно указывается в маркировке.

Трёхкулачковый

Маркировка чаще всего выглядит так (на изделиях российских производителей):

• ПСК 3-16 говорит о диапазоне диаметров сверл в мм;
• КМ В12;  В16;  В18 – что указывает на конус Морзе соединительного отверстия;
• ГОСТ 8522-79 – такое обозначение в маркировке однозначно указывает на соответствие по всем параметрам в таблице, составленной в 79 году.

Маркировка на быстрозажимной имеет только указание на размер внутренней резьбы и диапазон диаметров зажимаемых свёрл.

Трёхкулачковый патрон для сверлильного станка, с фиксацией сверла ключом, соответствует не только ГОСТ 8522-79, но его конус Морзе отвечает стандартам СЭВ 148-75. Что делает сверлильные патроны, выпущенные в России в соответствии с ГОСТ 8522-79, пригодными для сверлильного станка зарубежных производителей, работающих по международным стандартам.

Размеры по ГОСТ 8522-79 – это строгое указание по соответствию типоразмера по диапазону зажима и допустимому радиальному биению. В то же время соответствие основным параметрам не является указанием на определённую конструкцию. Выглядеть сверлильные патроны могут по-разному:

• по форме и длине рабочей части;
• наличию или отсутствию пластикового, предохраняющего корпуса;
• методу крепления основных частей патрона между собой,
• цвету сплава.

Конус Морзе изменяется в большую сторону с возрастанием номера типоразмера. Вместе с размером изменяются допуски радиального биения.

Например, конус Морзе  В16 имеют сверлильные патроны 10 и 13 типоразмеров. Эти цифры соответствуют верхнему параметру зажима сверла, нижний устанавливается ГОСТ 8522-79. С конусом Морзе  В18 изготавливается патрон № 16 по этой же таблице. Его минимальный зажим 3 мм, максимальный – 16 мм.

Быстрозажимной патрон необходимо подбирать в соответствии с размерами крепёжного отверстия и резьбы станка. Ключевые патроны, благодаря конусу Морзе, имеют преимущество. Конусные переходники позволяют устанавливать на станок патроны с меньшим или большим конусом Морзе, расширяя возможности станка.

Наиболее выносливый быстрозажимной патрон, но он же и самый дорогой – это прецизионный быстросменный патрон. Он идеален для станка, работающего на больших оборотах. Конусные хвостовики делают прецизионный быстрозажимной патрон универсальным.

Общие требования

Основными эксплуатационными условиями, определяющими эффективное использование сверлильных патронов в соответствующем оборудовании, являются:

1. Жёсткость крепления, которая не должна зависеть от числа оборотов, развиваемых шпинделем.
2. Отсутствие радиального биения сверла в пределах допустимых подач и твёрдости обрабатываемого материала.
3. Удобство установки в шпиндель станка.
4. Наличие дополнительных функциональных возможностей (например, подачи смазочно-охлаждающей жидкости к зоне сверления).

Жёсткость крепления всегда соотносится с материалом сверла и его свободной длиной. Например, для твердосплавных свёрл, устойчивость которых от продольного изгиба крайне мала, сверлильный патрон должен обеспечивать возможность своего самоцентрирования. Вторая задача жёсткости – обеспечить максимально возможные нагрузки на инструмент без риска его поломки.

Опасность радиального биения особо возрастает, если сверлению подвергают твёрдые и пористые материалы. В этих случаях сверло также теряет свою продольную устойчивость, и может вызвать неисправимый брак при сверлении.

В условиях частых переналадок универсального металлорежущего оборудования (к которому относится и любой сверлильный станок) сокращение подготовительно-заключительного времени – важный источник снижения трудоёмкости операции. При сверлении труднообрабатываемых материалов, а также при значительной глубине получаемого отверстия процесс часто приходится прерывать из-за необходимости охлаждения сверла. С этой целью конструкции современных сверлильных патронов предусматривают подачу смазочно-охлаждающих технологических сред (СОЖ) непосредственно во время проведения операции.

При производстве крепёжных узлов используются только определённые марки сталей. Чаще используется сталь 40Х по ГОСТ 4543-91, хотя в ряде зарубежных конструкций применяются и нержавеющие стали. Детали, предназначенные для непосредственного зажима сверла в патроне, изготавливаются из среднеуглеродистых сталей с термообработкой «улучшение», или из цементированных сталей. Поверхность сверлильных патронов отечественного производства, с целью повышения антикоррозионных характеристик, подвергают воронению.

Далее рассматриваются конструкции патронов, получивших наибольшее распространение.

Самозажимной патрон

Такие патроны (иногда называемые быстрозажимными), также иногда имеют в своей конструкции конические элементы, но в основном используют внутреннюю резьбу (она указывается в маркировке изделия).

Самозажимной патрон включает в себя:

1. Втулку с осевым отверстием в виде конуса.
2. Зажимное кольцо, снабжённое рифлениями.
3. Корпус.
4. Пару заклинивающих зажимных шариков.

Принцип действия самозажимного патрона заключается в том, что зажим сверла обеспечивается и поддерживается в ходе вращения самого шпинделя, что особенно полезно в условиях частого использования сверлильного станка. Сверло с коническим хвостовиком того же номера вставляется во втулку, а она — в отверстие корпуса. В результате зажимное кольцо приподнимается, а зажимные шарики входят в отверстия, имеющиеся на внешней поверхности сменной втулки. При опускании кольцевого элемента, шарики размещаются в отверстиях, и обеспечивают зажим приспособления.

Замена сверла в таком случае может производиться без выключения станка. Оператор только приподнимает кольцо, шарики разводятся, и освобождают сменную втулку, которая далее извлекается из приспособления. Впоследствии на её место может быть установлена новая сменная втулка, для чего проделываются те же манипуляции. Обычно комплект поставляется с несколькими разрезными втулками, имеющими разные номера конусов Морзе. Можно вставлять несколько деталей одна в одну, увеличивая тем самым количество возможных комбинаций.

Быстрозажимной патрон может иметь и иное исполнение, использующееся, когда в детали уже имеется отверстие, и требуется зацентрировать сверло (зенкер, развёртку) относительно его оси.

Для реализации поставленной задачи в приспособлении имеются подвижная оправка и поводок, который расположен в некруглом отверстии внутренней части корпуса. Компенсацию возможных осевых усилий выполняет подшипниковый узел. Муфта привинчивается к оправке, соединяя её с корпусом, и фиксируется снизу стопорным кольцом. Пружина, которая находится внутри оправки, выполняет её прижим к корпусу. Этим обеспечивается точное позиционирование патрона по глубине имеющегося отверстия. Съём патрона со шпинделя выполняется либо клиньями (плоскими или радиусными), либо эксцентриковым ключом.

Особенности крепления

Перед включением любого сверлильного станка необходимо не только обеспечить надежность фиксации самой заготовки, следует проверить крепление патрона и использующегося сверла. Полная статичность обеспечивает более качественный и точный результат работы.

Согласно типу станочного крепежа, изделия подразделяются на такие виды:

• элементы, закрепляющиеся с помощью конуса, он соответствует имеющемуся станочному отверстию на устройстве конусного типа;
• изделие присоединяется к станку при помощи обычной резьбы.

В зависимости от метода присоединения изделия к станку каждый фиксирующий элемент для сверла обладает собственным внутренним строением. Если внешняя поверхность обрамлена конусом Морзе, то внутренний механизм будет соответствовать конусному типу. Внутренняя часть Морзе маркируется согласно стандартизации ГОСТ.

Тип изделия выбирается исходя из необходимости создания определенного отверстия, удобства использования за счет быстрой смены насадок либо самого держателя сверла.

Патрон с конусом Морзе

Классификация крепежных элементов

Любой мастер сверления располагает многофункциональным станком, он укомплектован множеством патронов, уникальными сверлами, запасными наиболее уязвимыми деталями от этого оборудования. Конструкция изделия подразделяется по типу зажима на следующие виды:

• крепежные элементы с ключевым механизмом замыкания;
• патроны, где фиксация обеспечивается зажимной гайкой.

Дополнительно оснащенные зажимным кольцом для этой гайки, этот элемент иногда отсутствовать.

Согласно нормативных стандартов и других документов, обеспечивающих жесткие требования в процессе изготовления патронов, допускается самостоятельная доработка и модернизация фиксирующего элемента, это дополнительно увеличивает точность фиксации сверла.

Патроны для закрепления сверлильных насадок подразделяются на такие типы:

• быстросменные элементы;
• трехкулачковые;
• самозажимные;
• цанговые.

Детали быстросменного типа укомплектованы сменной втулкой, под нее подходят конические сверла. Трехкулачковые элементы зажимают сверлильную насадку внутренними зацепами с дополнительной фиксирующей пружинкой. Этот тип применяется если сверло тонкое, а нагрузка на насадку не превышает минимальных значений. Крепление сверла самозажимного типа не требует дополнительных операций по обеспечению фиксации.

Патрон на сверлильный станок 2м112, конус морзе B18

Минимальный диаметр хвостовика сверла

Патроны по минимальному зажимному диаметру бывают следующих размеров:

• 0,5 мм
• 0,8 мм
• 1 мм
• 1,5 мм
• 2 мм
• 3 мм

При этом:

• размер 0,5 мм бывает на патронах с максимальным зажимом до 6,5 мм;
• 0,8 мм — до 10 мм;
• 1 мм — до 6, 10 и 13 мм;
• 1,5 мм — до 10 и 13 мм;
• 2 мм — до 13 мм;
• 3 мм — до 16 мм.

Здесь у пользователя возникает необходимость, обратная той, что была указана в предыдущем разделе. То есть у вас есть патрон, который зажимает сверла и насадки с хвостовиком, к примеру, на 2 мм, а вам нужно зажать в него хвостовик на 1 мм.

Опять же, вопрос решаемый. Единственное, может быть неудобно работать большой и тяжелой дрелью с маленьким по диаметру сверлом — его легко можно сломать. Ну и стоит отметить, что размеры на 0,5 и 0,8 мм еще и найти бывает нелегко.

Общие сведения

Применение сверлильных станков обуславливает необходимость создания в заготовках различного размера отверстий желаемой величины. Эта филигранная работа производится методом сверления. Строение сверлильного станка простое, но даже настроенное оборудование не может функционировать без патрона для сверлильного станка. Его задача заключается в надежном закреплении самого сверла и равномерной передаче на него усилия двигателя.

Изделия применяются не только на неподвижном сверлильном оборудовании, особенно больших размеров, их мастера встречают в обычных дрелях, даже миниатюрный шуруповерт оснащается этим крепежным элементом. Согласно стандартам, перед работой подбор изделия выполняется путем сравнивания его свойств со следующими пунктами:

• подобрать правильную жесткость изделия, это обеспечит надежность закрепления сверла;
• проверить, насколько соответствует типоразмер радиальному биению;
• толщина используемого сверла во многом обуславливает выбор патрона;
• сверло и использующийся патрон должны подходить под материал заготовки.

Если пренебречь жесткостью материала, нагрузка в процессе работы на сверло возрастет, это приведет к его поломке, перегреву и нарушению целостности патрона. В худшем случае это приведет к неполадке самого устройства.

Устройство сверильного станка

Правила сборки и разборки

Иногда могут быть случаи, когда для нормальной работы оборудования требуется детальная очистка. Можно разобрать почти любой патрон, но обратно собрать — нет. Быстрозажимной зачастую имеет кожух, под ним находятся его составляющие. В данном случае разобрать или использовать поверхностную очистку деталей необходимо определить, если снять пластиковый кожух.

Как правило, можно разобрать с помощью грубой физической силы, закрепив его в тисках и по тыльной стороне постукивая молоточком. Этот метод применим для сборных конструкций, где все части изготовлены из толстого металла, но не из цельного металлического куска.

Разобрать быстрозажимной кулачковый, в котором обойма с венцом составляют монолит, с помощью одной лишь силы не получится. Из-за его конструкции может потребоваться нагревающий инструмент. К примеру, строительный фен, который способен придать металлу нагрев до 300 градусов. Перед тем как установить патрон в тиски вращающимся кольцом, нужно спрятать вовнутрь его кулачки. Нагрев вращающегося кольца нужно выполнять снаружи, охлаждая его изнутри с помощью хлопчатого материала, установленного вовнутрь, который во время нагревания детали регулярно поливается холодной водой.

После необходимой температуры нагрева можно из кольца выбить основу, которая в тисках так и останется. В процессе сборки требуется также нагревание детали.

Все выше описываемые патроны используются для зажима инструмента во время сверления разных отверстий на различных станках — токарных, сверлильных и т. д. Вышеописанные параметры непременно смогут помочь подобрать подходящие и правильные инструменты для производства и лично для себя.

Требования, предъявляемые к сверлильным патронам

Несмотря на то, что данная деталь представляет собой относительно простую конструкцию, список требований, предъявляемых к ней, достаточно обширен. Патрон должен соответствовать всем пунктам, указанным в нормативных документах ГОСТ 15935-88, ГОСТ 9953-82 и ГОСТ 15593-70 (основные параметры уже были перечислены выше). При этом каждая заводская деталь в обязательном порядке должна иметь маркировку, которая должна содержать:

1. Чётко различимый знак компании-производителя;
2. Типоразмер детали;
3. Диапазон зажима сверла;
4. Условное обозначение патрона.

Например: условные обозначения в Российской Федерации являются стандартизированными величинами, потому на рынке достаточно легко найти требуемую деталь. Так, обозначение ПСК 3-16 говорит покупателю о диаметре в мм сверла, обозначение В16 – о диаметре соединительного отверстия конуса в мм. Таким же способом подписываются значения диаметров других инструментов.

Элементы с быстросменным держателем

Замена режущего инструмента может проводиться без остановки работы шпинделя. Патрон имеет соответствующий конусности хвостовик и конус отверстия. Инструмент устанавливается одновременно со сменной втулкой, на которой находится два паза, а внутри корпуса сверлильный быстросменный патрон имеет два шарика и углубления для них. Совмещение на сменной втулке пазов с шариками создает надежность крепления в держателе инструмента.

Фиксируются крепления зажимным наружным кольцом. Во время смены сверла кольцо приподнимается вверх до упора, открывая пазы, в которые во время вытаскивания втулки вдавливаются шарообразные фиксирующие крепления. Также вставка втулки проходит во время приподнятого внешнего кольца. Во время опускания его совмещаются шарики с пазами втулки и утапливаются вовнутрь.

Для того чтобы при работе не случилось самопроизвольного освобождения инструмента, сверлильный быстросменный патрон оборудован стопорным кольцом. Сверлу от шпинделя передается вращение с помощью конуса хвостовика на втулку, прочно удерживаемую в корпусе шариками. Это для инструмента сверления с вертикальной подачей. Кольцо фиксации шариков для горизонтального станка для сверления оборудовано пружинами, которые закрывают отверстия в корпусе, не допускающих их западание вовнутрь отверстий, это бы привело к постоянному высвобождению втулки с различных сторон.

Для того чтобы работа проходила быстрей, перед ее началом необходимо подготовить сверла. Они крепятся в сменных втулках, которые соответствуют внутреннему размеру патрона и укладываются по схеме использования. Во время сверления отверстий большого диаметра используется быстросменное двухкулачковое изделие. Принцип работы такой же, однако трехкулачковый быстрозажимной по максимальному размеру зажима по ГОСТ имеет меньшие возможности.

Самозажимной патрон, так же как и быстрозажимной, с диапазоном зажима отвечает ГОСТу по соответствию конуса. Тем более что быстрозажимными называются оба вида изделий, однако самозажимными являются лишь те, которые крепят сверло с помощью гайки на корпусе без использования ключа. В18 и В16 — это наиболее часто применяемые конусы для любых типов безрезьбовых патронов. Сверлильный самозажимной патрон имеет различную степень биения. С увеличением конуса, повышается его допустимое значение, вне зависимости от точности непосредственно станка.

Трёхкулачковый сверлильный патрон

Различают двух- и трёхкулачковые патроны. В двухкулачковом патроне зажим инструмента выполняет тангенциально-расположенная пара кулачков, имеющая возможность перемещаться во внутренних пазах корпуса. Резьбовым ключом можно перемещать размещённый внутри патрона винт, который и выполняет смыкание и размыкание кулачковых зажимов. При простоте конструкции, возможности фиксации свёрл с большим диаметром, а также высокой стойкости плоских клинообразных кулачков, проходящих упрочняющую термообработку, такие патроны не обеспечивают хорошего осевого центрирования, поэтому на практике применяются реже, чем трёхкулачковые.

Три кулачка размещаются в корпусе под углом, исключающим самоторможение элементов. При вращении ключа, который вставляется в соответствующее отверстие на корпусе, обойма и гайка начинают перемещаться. В результате кулачки отводятся, причём одновременно в радиальном и осевом направлениях. По оси патрона образуется пространство, где помещается хвостовик инструмента. При упоре хвостовика в подпятник ключ проворачивают в противоположном направлении, и сводят кулачки до плотного контакта с конической частью хвостовика. Одновременно производится и осевая ориентация инструмента относительно шпинделя.

Ввиду простоты конструкции и способа регулировки инструмента трёхкулачковые патроны находят преимущественное применение в небольших мастерских, а также в бытовых сверлильных станках. Недостаток трёхкулачковых патронов – заметный износ кулачков, особенно, если их термообработка выполнена на недостаточную твёрдость.

Кроме описанных конструкций используются и другие разновидности патронов. Например, с целью установки свёрл сравнительно небольшого диаметра используют цанговые патроны. В них фиксация производится при помощи прижима разрезной втулки, где находится сверло, накидной гайкой. Она перемещается по резьбе, которая имеется на корпусе такого патрона, и надёжно прижимает втулку к бурту цилиндрической части корпуса. Цанговые патроны, в отличие от кулачковых, разбираются значительно легче, что облегчает процесс их очистки и ремонта.

Для прецизионных и высокоскоростных сверлильных станков наиболее эффективны патроны, имеющие полый хвостовик. Верхняя часть такого хвостовика снабжена резьбой, а в нижней части предусмотрено отверстие, куда под давлением до 50 атмосфер подаётся СОЖ. Сверлильные патроны серии НЕХА позволяют подавать СОЖ через радиально или коаксиально расположенные отверстия в корпусе. Особенность применения такой оснастки – необходимость в её динамической балансировке, при которой учитываются как крутящие моменты от привода сверлильного станка, так и давление, создаваемое потоком СОЖ.

Детектор скрытой проводки. Рентген для стен

Монтажный пистолет. Забиваем гвозди в бетон

Цанговые патроны для сверления

Крепежной особенностью в конструкции любого сверла является присутствие двух канавок. Установка насадки в патрон сопровождается его поворачиванием, при этом стопорные шарики попадают в специальные углубления хвостовика. Замена оправки на этом заканчивается. При остановке работающего станка с крепежным механизмом этого типа автоматически блокируется шпиндель.

Такое крепление зажимов обеспечивает надежную фиксацию сверла за минимальное время. Уникальное строение цанги исключает возможность появления зазоров внутри крепежного механизма, это полностью ликвидирует колебания насадки при работе.

Патроны с конусом Морзе

Такие конструкции характерны для оборудования, где предусмотрено соответствующее конусное крепление. Размеры оснастки должны строго соответствовать нормам ГОСТ 8255-79. Ключевым требованием считается максимальное снижение радиального биения инструмента, и допуск по нижней границе закрепления сверла в патроне.

Типоразмеры рассматриваемой оснастки для сверлильного станка различаются по следующим параметрам:

1. По диапазону диаметров крепёжной части сверла, которое может быть установлено в патроне.
2. По конструкции зажимного узла: ключ, зажимная гайка (с фиксирующим кольцом или без него).
3. По конструктивному оформлению внешней поверхности патрона (ГОСТом не ограничивается).

Конусы Морзе в сверле и патроне должны совпадать. Малейшее отклонение снижает усилие зажима и вызывает биение сверла даже при незначительных продольных нагрузках на инструмент.

Конус Морзе, названный в честь его изобретателя Стивена Морзе, представляет собой конический элемент, обладающий способностью к самоцентрированию. Для универсализации крепления изготавливается большая линейка переходных втулок с одного размера конуса Морзе на другой. Маркировка таких втулок обязательно включает в себя букву «В» и две цифры, характеризующие высоту конической части: например, обозначение В24 указывает, что этот конус Морзе имеет высоту 24 мм. Встречается и прежняя маркировка — от КМ-0 до КМ-7 (старое обозначение привязывалось к метрическим конусам, а сами конусы Морзе были примерно вдвое длиннее).

Патрон с конусом обеспечивает возможность своей удобной и соосной установки в шпиндельной головке сверлильного станка, ведь демонтировать конус Морзе с патрона значительно удобнее, чем со шпинделя. Наличие конуса Морзе, как переходной детали от патрона к шпинделю, предохраняет элементы оснастки от разрушения в случае перегрузки по крутящему моменту. В этом случае всё ограничивается только конусом, в то время как сам патрон остаётся неповреждённым.

Рассчитаны патроны с конусом Морзе для применения со свёрлами диаметром от 16 до 30 мм. В комплект входит также зажимной ключ. Такая инструментальная оснастка выпускается в соответствии с нормативными требованиями ISO 148-95, что делает патроны вполне унифицированным инструментом. Они с успехом могут быть применены как на отечественном оборудовании, так и для сверлильных станков импортного производства.

Использование крепежных элементов

Среди наиболее распространенных крепежных конструкций применяются на производстве модели В16, чуть большего размера В18, а также конус Морзе. Цифровые показатели в названии модели не соответствуют размерным величинам патрона, к примеру, конусообразное крепление для сверлильных насадок В16 характеризуется диаметром в 27 мм.

Патроны для сверлильного оборудования могут отличаться между собой по следующим признакам:

• по внешней форме и индивидуальной длине рабочей области;
• на некоторых моделях иногда присутствует либо отсутствует предохраняющий корпус из пластика;
• метод скрепления составных частей патрона отличается в разных моделях;
• сплав, из которого изготавливается деталь станка, отличается по цветовому оттенку.

Чтобы расширить возможности сверлильного устройства его укомплектовывают дополнительными переходниками с конусом. Благодаря такому усовершенствованию можно осуществить установку патронов с уменьшенным либо существенно превосходящим по размеру конусом Морзе.

Выделяется также наиболее функциональный и выносливый тип крепежа – быстрозажимной, он идеально подходит для высокоэффективного оборудования, функционирующего на больших скоростях. Благодаря конусным хвостовикам деталь характеризуется высокой универсальностью. Но по стоимости эта деталь оборудования имеет недостижимые величины.

Выбрать тип патрона среди современного многообразия этих деталей несложно, если отдавать предпочтение универсальным разновидностям. Но профессиональная деятельность, связанная с высокоточным и сложным сверлением, требует скрупулезного анализа деталей патрона, это осуществляет не каждый специалист этого дела.